基于LabWindows／CVI的雙通道數據采集系統

摘要介紹了使用Labwindows／CVI和DAQ／PXI-2005數據采集卡搭建的數據測量系統。通過(guò)傳感器將所測特征信號變?yōu)殡娦盘杺鬏?，再用數據采集卡采集傳送給處理器，用LabWindow／CVI搭建數據處理和顯示的人機交互界面，實(shí)現對物體特征的測量。該系統可以實(shí)時(shí)顯示所測物體特征，修改數據采集時(shí)的各項參數，顯示采集到數據的波形，存儲、調用采集到的數據。
關(guān)鍵詞LabWindows／CVI；數據采集卡；人機交互界面；數據存儲

物體的特征有多種，如溫度、壓力、流量、液位等，本文以溫度為例。通過(guò)獲知部分特征，可以確定其當前狀況。因此特征的獲知尤為重要。通常用專(zhuān)業(yè)的儀器測量這些信號，所需儀器較昂貴。虛擬儀器利用高性能的模塊化硬件，加上高效靈活的軟件完成測試。目前國內、國際虛擬儀器市場(chǎng)，主要采用LabView軟件，但LabView作為一款圖形化的開(kāi)發(fā)工具，不夠靈活。因此NI公司推出了面向測控領(lǐng)域的LabWindo ws／CVI軟件開(kāi)發(fā)平臺，這款測量軟件將控件和編程結合在一起，靈活高效。

1 總體架構
首先通過(guò)傳感器測量物體的特征，以溫度為例，將模擬溫度信號轉換為相應大小的電壓信號，對電壓信號進(jìn)行調理放大并去噪，然后通過(guò)數據采集卡對電壓信號進(jìn)行采集，實(shí)現A／D轉換，處理所采信號，將之轉變?yōu)橄鄳臏囟刃盘柤右燥@示，如圖1所示。

1．1 硬件方面
處理器用PXI-8106。PXI-8106是2．16 GHzIntelCore2 Duo雙核處理器。PXI-8106插在PXI機箱的0號插槽上，通過(guò)機箱上的高速PXI總線(xiàn)與插在1號插槽上的PXI數據采集卡相連接。LabWindows／CVI與NI的數據采集卡配套使用靈活方便，但考慮到成本，選用了凌華公司的PXI-2005數據采集卡。其是一款4通道16位并行多功能數據采集卡，最高采樣速率為500 ksample／s，滿(mǎn)足項目需要。
1．2 軟件方面
使用NI公司的LnbWindows／CVI編寫(xiě)上位機界面，對采集到的數據進(jìn)行處理和顯示。
LabWindows／CVI是NI公司推出的面向計算機測控領(lǐng)域的虛擬儀器軟件開(kāi)發(fā)平臺，能夠在多操作系統下運行。LabWindows／CVI將用于測控的專(zhuān)業(yè)工具與C語(yǔ)言平臺結合，利用測控專(zhuān)業(yè)工具的集成化開(kāi)發(fā)環(huán)境、交互式編程方法、函數面板和豐富的庫函數大幅增強了C語(yǔ)言的功能，為開(kāi)發(fā)設計人員編寫(xiě)檢測系統、數據采集系統、過(guò)程監控系統等應用軟件提供了一個(gè)理想的軟件開(kāi)發(fā)環(huán)境。
LabWindows／CVI適用于測試盒測量的ANSI C開(kāi)發(fā)環(huán)境，提高了生產(chǎn)效率，廣泛用于制造測試、軍事／航天、通訊、設計驗證和汽車(chē)工業(yè)等領(lǐng)域。

2 測量系統
測量系統首先要驅動(dòng)數據采集卡，對數據進(jìn)行采集，并進(jìn)行數據處理，最后將處理結果顯示到界面上。
2．1 數據采集卡的驅動(dòng)
在驅動(dòng)數據采集的過(guò)程如下：數據采集卡首先要經(jīng)過(guò)硬件初始化，這個(gè)過(guò)程多數由生產(chǎn)商提供的驅動(dòng)程序完成。初始化完成以后，在工程內加入D2K-Dask．lih，就可使用生產(chǎn)商提供的軟件操作語(yǔ)句對數據采集卡進(jìn)行控制。
數據采集卡的硬件驅動(dòng)一般由硬件生產(chǎn)廠(chǎng)家提供的驅動(dòng)完成。硬件生產(chǎn)廠(chǎng)家會(huì )提供函數庫以供使用該數據采集卡。
2．1．1 PXI-2005編程所用主要函數
(1)D2K_Register_Card。
該函數用于初始化凌華的板卡，函數原型為：D2K_Register_Card(U16 CardType，U16card_num)。
CardType是板卡類(lèi)型，如使用PXI-2005即添DAQ_2005；card_num為板卡所插插槽，只用一塊板卡就添0，有兩塊板卡則用0、1區分開(kāi)。
(2)D2K_AI_ContBufferSetup。
為連續采集數據分配內存，函數原型為：D2K_AI_ContBufferSetup(U16 CardNumber，void*Buffer，U32 ReadCount，U16*BufferId)。
CardNumber是所操作板卡的ID；*Buffer即分配內存的名稱(chēng)；ReadCount為所需內存的大??；*BufferId是分配好內存返回的序列。
(3)D2K_AI_ContSeanChannels。
開(kāi)始連續的A／D轉換，函數原型為：D2K_AI_ContScanChannels(U16 CardNumber，U16 Channel，U16Build，U32 ReadScans，U32 ScanIntrv，U32 SampIntrv，U16 SyneMode)。
Channel為使用的最多的通道數，如PXI-2005可以使用0，1，2，3這4個(gè)通道；BufId為數據存放的內存位置；ReadScans為每通道采樣數；最大掃描速率除以ScanIntrv即為當前掃描速率；SampIntrv為A／D轉換最小間隔，最大采樣速率除以SampIntrv即為當前采樣速率。
(4)D2K_Release_Card。
釋放使用中的數據采集卡，函數原型為：D2K_Release_Card(U16 CardNumber)。
2．1．2 PXI-2005數據采集卡驅動(dòng)實(shí)例
驅動(dòng)凌華PXI-2005數據采集卡，進(jìn)行4通道、采樣速率為500 kHz、每通道采樣點(diǎn)數為60 000的采樣。
2．2 軟件整體設計
軟件設計總體框圖如圖2所示。